دانشمندان دستگاهی ساخته‌اند که می‌تواند حتی در بیابان خشک نیز از هوا آب آشامیدنی بگیرد!
آب یکی از بزرگترین چالش‌های آینده‌ی دنیا است. با گرم‌شدن زمین، با اینکه آب دریا فراوان در دسترس خواهد بود، ولی آب پاکیزه کافی برای نیازهای آشامیدنی همه‌ی انسانها در همه‌‌جای زمین در دسترس نخواهد بود.
در حالی که پژوهش‌های بسیاری در زمینه شیرین‌سازی آب در حال انجام است، ولی گروهی از دانشمندان راهکار دیگری پیشنهاد نموده‌اند: دستگاهی که آب پاکیزه را از هوا بیرون می‌کشد، دستگاهی که حتی در جاهایی با نم هوای پایینی مانند ۲۰٪ نیز کار می‌کند. تنها چیزی که این دستگاه نیاز دارد نور خورشید است!
دستگاه که «آب‌گیری با نیروی خورشید» نام گرفته، به دست گروهی از پژوهشگران دانشگاههای MIT و دانشگاه کالیفرنیا برکلی، و با به‌کارگیری ماده‌ای به نام ساختار فلز-آلی MOF= metal-organic( framework) درست شده است.
راستش را بخواهید، دستگاه هنوز در فاز ساخت نمونه اولیه است و تنها در چند وضعیت آب‌وهوایی آزمایش شده، ولی دستاورد آزمایشها در مجله‌ی Science چاپ شده است.
به گفته 'عمر یاغی' از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا: «این نقطه‌ی عطفی در چالش همیشگیِ گرفتن آب از هوای کم‌رطوبت است. هم‌اکنون هیچ راه دیگری برای انجام این کار نیست، مگر با مصرف انرژی بسیار بالا. همانند برخی نم‌گیرهای خانگی که «آب تولیدی آنها از هوا» بسیار گران تمام می‌شود.
اکنون، دو-سوم از مردم جهان دچار کمبود آب آشامیدنی پاکیزه هستند. برآورد شده که ۱۳هزار تریلیون‌لیتر از کل آب موجود در جهان در هوای پیرامون ما است.
این دستگاه تا کنون در هواهای با نم ۲۰ تا ۳۰٪ آزموده شده و در زمان ۱۲ ساعت با به‌کارگیری یک کیلوگرم MOF توانسته که ۲.۸ لیتر آب از هوا بگیرد.
آزمایشهای موفقیت‌آمیزی نیز در پشت‌بام دانشگاه MIT و با هوای معمولی آنجا انجام شده است.
به گفته‌ی ایشان، می‌توان این دستگاه را به آسانی در اندازه‌ی تجاری ساخته و برای تولید آب آشامیدنی روزانه‌ی خانواده‌ها به کار گرفت.
به گفته‌ی «یاغی»: یک چشم‌انداز برای آینده این است که آب آشامیدنی «بیرون‌از‌شبکه»ی آب باشد؛ مردم دستگاهی در خانه داشته باشند که با نورِ روز کار کرده و آب روزانه‌ی مورد نیاز خانوار را تولید کند. دیدگاه من این است که این کار شدنی است. آزمایشهای ما این را نشان می‌دهد. من نام آن را «آب خانگی» گذاشته‌ام.
ساختار MOF، برخلاف ورق‌های فلزی معمولی، به گونه‌ای است که در آن فلزاتی مانند منیزیم یا آلومینیوم با مولکول‌های مواد آلی ترکیب شده و ساختار اسفنجی و سختی را می‌سازند که برای ذخیرهی گازها و یا مایع‌ها مناسب است.
در ۲۰ سال گذشته، بیش از ۲۰هزار گونه از MOFها به دست پژوهشگران سرتاسر دنیا ساخته شده، و هم‌اکنون در جذب گاز آلاینده‌ی دی‌اکسیدکربن از هوا به کار رفته، و برای ذخیرهی ماده‌های شیمیایی همچون هیدروژن یا متان نیز بسیار کارایند.
ماده‌ی MOF به کار رفته در «آب‌گیری با نیروی خورشید» در سال ۲۰۱۴ ساخته شده و آمیزه‌ای از فلز زیرکنیوم و اسید آدیپیک در آن به کار رفته که بخار آب را به دام می‌اندازد.
بلورهایی در اندازه‌ی گرد و غبار از این ماده را گرفته و میان دو ورق فشرده ساختند. یکی از این ورق‌ها جذب‌کننده‌ی نور خورشید است، و ورق دیگر کندانسور است. این سامانه را سپس درون یک اتاقک و در برابر هوا گذاشتند.
با نفوذ هوا از میان کریستال‌های MOF، مولکول‌های آب به سطح مواد می‌چسبند. پژوهشگران با بررسی مولکولها با دستگاه XRD دیدند که بیشتر وقت‌ها ۸ مولکول بخار آب مانند یک مکعب به هم می‌چسبند.
سپس نور خورشید ماده‌ی MOF را گرم کرده و آب چسبیده به ماده را به سوی ورق کندانسور هل می‌دهد. دمای ورق کندانسور برابر دمای هوای بیرون است و برای همین بخار آب بر روی آن به آب مایع کندانس شده و چکه‌چکه به درون ظرفی می‌ریزد.
به گفته‌ی سرپرست این گروه، Evelyn Wang: با این روش می‌توان آب موجود در هوای با رطوبت پایین را نیز گرفت و این روش در مقایسه با دیگر فناوریهای موجود از نظر مصرف انرژی باصرفه‌تر است.
هم‌اکنون، این ماده‌ی MOF می‌تواند تا ۲۰٪ وزن خود آب جذب کند، هرچند ماده‌های MOF دیگری هستند که بالقوه تا ۴۰٪ آب را نیز به خود می‌گیرند.
این ماده را می‌توان به گونه‌ای برانگیخت که در رطوبت‌های پایین‌تر یا بالاتر دارای کارایی بیشتری باشد.
«هنوز جای کار بسیاری برای افزایش ظرفیت جذب آب این دستگاه هست. حتی برای اینکه همیشه بتوان از این دستگاه آب گرفت، می‌توان دستگاه را به گونه‌ای ساخت که شبها آب را از هوا جذب کرده و روزها آن را به کاربران تحویل دهد. و یا اینکه می‌توان ظرفیت ورق خورشیدی را بالا برد. ما می‌خواستیم نشان بدهیم که اگر کسی در بیابان نیز گیر کرد می‌تواند با این دستگاه زنده بماند.
این دستگاه می‌تواند در کمتر از یک ساعت نزدیک به دو لیوان آب آشامیدنی تولید کند. »
این پژوهش در مجله Science چاپ شده است.
شاید اینها را هم بپسندید:
روشی نوآورانه برای فراهم‌کردن آب آشامیدنی پاک
واتر-سیر، دستگاهی که از هوا کره (جو) آب می گیرد!
روشی آسان برای تشخیص سرب و فلزهای سنگین در آب آشامیدنی
فیلتری برای تصفیه آب آشامیدنی از آرسنیک
نخستین کشتزار در بیابان تنها با بهره‌گیری از «آفتاب و آب دریا»
شیرین کردن آب دریا با فیلتر گرافنی
گرافن چیست؟
لینک منبع خبر:
Scientists Have Created a Device That Sucks Water Out of Thin Air, Even in the Desert